新型的树状结构宽频带天线

1引言

随着无线通信、微波集成技术的飞速发展，对低剖面天线，特别是微带天线的需求日益迫切。虽然微带天线已经出现了50余年，但直到近20余年国际上才对其进行了广泛的研究与应用[1,2]。微带天线具有体积小、总量轻、低剖面、能与载体共型等优点[3]，但其最大的缺点就是频带过窄，仅有大概5%。近年来有很多种技术用来提高微带天线的带宽，如L型探针技术[4]、U型槽加载或环槽加载技术[5,6]、多层结构[7]。

基于上述研究背景，本文提出了一种新型的树状结构宽频带天线。其制作在一个小的介质板上（30mm×30mm），满足现代无线通信系统中对天线体积的要求。通过用电磁仿真软件进行仿真，天线的带宽从4.04GHz到6.31GHz，相对于中心频率5.2GHz,天线的相对带宽达到43.7%，能辐射类似偶极子的方向图。其能够有效覆盖IEEE802.11a与HIPERLAN/2频段(5～6GHz)。对比前面提到的天线[4,5,6,7]，此天线拥有简单的结构和较大的带宽。

2天线结构

提出的天线结构如图1所示，其制作在相对介电常数为4.4，厚度为0.8mm的FR4介质板上（Lsub×Wsub），为了提高天线的带宽，背面采用部分地结构（Lg×Wsub）。天线的正面由三个等腰直角三角型层叠而成，所以直观上看天线是由两个等腰梯形和一个等腰直角三角形组成，其中L1+6=L2，L2+8=L3，W2+4=W1。天线贴片的终端与50W微带线（Lf×Wf）相连接用以馈电。

图1天线的结构示意图

用电磁仿真软件优化得到的天线参数见表1。

表1天线具体的参数

3仿真与分析

如图2所示为天线的回波损耗仿真结果。通过调整W1，L1，Lg可使天线的带宽达到最大。仿真结果表明，天线在4.04～6.31GHz的范围内回波损耗低于-10dB，在5.68GHz回波损耗小于-30dB。